Question

【題目】砷為VA族元素，金屬冶煉過程產生的含砷有毒廢水需處理與檢測。

I．已知：As(s)+H2(g)+2O2(g)=H3AsO4(s)ΔH1

H2(g)+O2(g)=H2O(l)ΔH2

2As(s)+O2(g) =As2O5(s)ΔH3

則反應As2O5(s) +3H2O(l)= 2H3AsO4(s)的ΔH=_______________。

II.冶煉廢水中砷元素主要以亞砷酸(H3AsO3)形式存在，可用化學沉降法處理酸性高濃度含砷廢水，其工藝流程如下：

已知：①As2S3與過量的S2-存在以下反應：As2S3(s)+3S2-(aq) 2AsS33-(aq)；

②亞砷酸鹽的溶解性大于相應砷酸鹽。

（1）亞砷酸中砷元素的化合價為______；砷酸的第一步電離方程式為_____________。

（2）“一級沉砷”中FeSO4的作用是_______________； “二級沉砷”中H2O2與含砷物質反應的化學方程式為_________。

III.去除水體中的砷，將As(Ⅲ)轉化為As(Ⅴ)，也可選用NaClO實現該轉化。研究NaClO投加量對As(Ⅲ)氧化率的影響得到如下結果：

已知：投料前水樣pH＝5.81，0.1mol/LNaClO溶液pH＝10.5，溶液中起氧化作用的物質是次氯酸。產生此結果的原因是_________________________________________。

Answer 1

【答案】 2△H1-3△H2-△H3 +3 H3AsO4H++H2AsO4- 沉淀過量的S2-，使As2O3(a)+3S2-(aq)2AsS32-(aq)平衡左移，提高沉砷效果。 H3AsO3+H2O2=H3AsO4+H2O 起氧化作用的物質是次氯酸，NaClO溶液為堿性，當加入量大時，溶液堿性增強，NaClO溶液濃度增大，水解程度降低，次氯酸不易生成，所以As(Ⅲ)氧化率降低

【解析】I．①As(s)+H2(g)+2O2(g)=H3AsO4(s)ΔH1，②H2(g)+O2(g)=H2O(l)ΔH2，③2As(s)+O2(g) =As2O5(s)ΔH3，根據蓋斯定律，將①×2-②×3-③得：As2O5(s) +3H2O(l)= 2H3AsO4(s)的ΔH=2△H1-3△H2-△H3，故答案為：2△H1-3△H2-△H3；

II.(1)亞砷酸(H3AsO3)中，氧元素化合價為-2價，氫元素化合價為+1價，砷元素化合價設為x，+1×3+x+(-2)×3=0，x=+3；第ⅤA族非金屬元素形成最高價含氧酸中磷、砷形成的含氧酸都是弱酸，水溶液中分步電離，電離方程式為：H3AsO4H++H2AsO4-，故答案為：+3；H3AsO4H++H2AsO4-；

(2)“一級沉砷”中FeSO4的作用是除去過量的硫離子，As2S3+3S2-2AsS32-使平衡逆向進行，提高沉砷效果，“二級沉砷”中H2 O2與含砷物質發生氧化還原反應，氧化亞砷酸為砷酸；，反應的化學方程式為：H2AsO3+H2O2=H3AsO4+H2O，故答案為：沉淀過量的硫離子，使As2S3+3S2-2AsS32-使平衡逆向進行，提高沉砷效果；H2AsO3+H2O2=H3AsO4+H2O；

III.投料前水樣pH=5.81，0.1mol/LNaClO溶液pH=10.5，溶液中起氧化作用的物質是次氯酸．產生此結果的原因是：起氧化作用的物質是次氯酸，NaClO溶液為堿性，當加入量大時，溶液堿性增強，NaClO溶液濃度增大，水解程度降低，次氯酸不易生成，所以As(Ⅲ)氧化率降低，故答案為：起氧化作用的物質是次氯酸，NaClO溶液為堿性，當加入量大時，溶液堿性增強，NaClO溶液濃度增大，水解程度降低，次氯酸不易生成，所以As(Ⅲ)氧化率降低。